Влияние малых добавок и примесей на свойства стали

Влияние малых добавок бора на повышение жаропрочных свойств аустенитных сталей хорошо известно. В последнее время бор начинают вводить и в 12%-ную хромистую сталь. Однако данные о влиянии этого элемента на свойства стали рассматриваемого состава весьма противоречивы. Японские исследователи установили, что введение в 12%-ную хромомолибде- нованадиевую сталь бора, одного или вместе с азотом, повышает жаропрочность, а добавка бора п титана (0,12%) приводит к снижению жаропрочных свойств стали.

Исследования, проведенные авторами на стали ЭИ756, показали, что добавка бора в количестве 0,0076% (фактическое со-держание) не только не повысила прочностных свойств стали при комнатной и высокой температурах (600°С), а, наоборот, снизила их.

Пластичность стали с бором несколько выше. Положительного влияния бора не получили и при испытании на длительную прочность при 600°С при длительности испытания до 700 час. Присадка бора приводит к уменьшению времени до разрушения. Отрицательное влияние бора (в количестве 0,01—0,04%) на длительную прочность хромистой стали 28Х12МЗВ2Ф установлено и за рубежом. Причины этого пока еще неясны.

Дополнительное легирование 12%-ной хромистой стали цирконием в количестве 0,2% также не дало положительных результатов в повышении жаропрочных свойств (релаксационной стой-кости).

Технологические и эксплуатационные свойства жаропрочных сталей и сплавов в значительной степени зависят от содержания в них вредных примесей. Наиболее вредными примесями в жаропрочных сталях и сплавах являются свинец, сурьма и другие элементы, имеющие незначительную растворимость в твердом растворе и низкую температуру плавления.

Известно, что при выплавке стали часто используется металлический лом со значительным содержанием меди. Растворимость меди в u-железе при 650 °С составляет не более 0,35% и непрерывно уменьшается по мере понижения температуры. Растворимость меди в стали с 12% Сг еще меньше. Температура плавления меди 1083 °С. Следовательно, содержание меди, превышающее предел растворимости ее в интервале температур нагрева под ковку, значительно ухудшит способность стали к горячей пластической деформации.

Увеличение содержания меди приводит к повышению критической температуры хладноломкости, поэтому понятно стремление к уменьшению содержания меди в сталях. Однако ввиду отсутствия экспериментальных данных часто невозможно установить технически обоснованные допустимые пределы по содержанию этого элемента в целом ряде жаропрочных материалов.

Вместе с тем в литературе имеются сведения о том, что легирование 12%-ной хромистой стали медью существенно повышает устойчивость стали против отпуска и, следовательно, в какой-то мере должно улучшить жаропрочные свойства за счет большей стабильности структуры в процессе эксплуатации.

Экспериментальное исследование влияния меди на свойства 12%-ной хромистой стали проведено авторами на металле лабораторных плавок стали 12Х11В2МФ (ЭИ756). Исследованы две серии составов стали с содержанием меди в пределах от 0,05 до 0,30%.